Білім және ғылым министрлігі а.Қ. Ахметов



жүктеу 13.36 Mb.
Pdf просмотр
бет28/29
Дата24.03.2017
өлшемі13.36 Mb.
1   ...   21   22   23   24   25   26   27   28   29
§  87.  Лептондар

Біз жоғарыда (§  86,  қараңыз), лептондар туралы қы сқаш а баянда- 



 ған болатынбыз.



Лептондардың жалпы  саны  көп емес,  небәрі  6.  Электромагниттік 

' және  әлсіз  өзара  әсерлесулерге  қатысатын  үш  заряды  бар  лептондар 

1 белгілі.  Олар:  электрон 

,

  мюон 



~ ,таон 


て一

.

Олардын,  эр  қайсы- 



сына тек әлсіз ѳзара әсерлесулерге қатысатын бейтарап бөлшектер: элек­

трондык нейтрино 

Ѵ

е,мюонды қ нейтрино 



таондық нейтрино 

ѵ

т,

 



сэйкес келеді.  Басқаша сөзбен айтқавда үш тұқымдастар (әулеті) леп- 

'‘

  тондар  -үш  лептондық дублеттер өмір  сүреді.  Олар:  электрондық дуб­

лет 

Е =  (е~,Ѵе) ,

  мюондық  дублет  М = ( " _ , ѵ " ) ,таондық  дублет

T  =

  ( т _ ,Ѵ т ) . Эрбірдублетке антилептондарсэйкес келеді: 



Е  = (е+ ,Ѵе),

1| 


М

  = ( " +

ѵ

м) ,Т  = 



- (т + ,Ѵ г ).  Осы дублеттің мүшелерінің айырмашы-

I   лықтары электр  зарядтарының  мәндерінде,  ал  заряды  бар лептондар- 

і   дың айырмашыл ықтары массаларыньщ мэндерінде болады.  Ен, басты- 

t  сы, барлық лептондар, антилептондардың, соньщ ішінде нейтриноның 

I   үш түрі,  сол сияқты осы түрдегі нейтрино және антинейтринолардың 

I   өзара түрленулердің сипаттарында өзгешеліктері болды.  Соның мыса- 

I   лы төменгі реакциялардьщ ж үру жағдайынан байқалады

v е+ р 


n + е +, 

v е


  + 

п + е+ ,


■  

Ѵе + «  —> 

р + е~, 

ѵ е  + 


р + j a

 



87.1)


v и +  п 

p  +  ju~  ѵ и  + п ^   р  + е^ .

■  

Сол жағында жазылғандар, рұхсат етілгендер,  оның бәрі де нақты 



:匿

  жүреді,  оң жағындағы  жазылғандар,  тиым  салынғаидар  олардың  еш-

■  қайсысы да бақыланылмайды.

В  


Бірінші  реакцияның  көмегімен  тәжірибе  жүзінде  алғаш  рет  (1953- 



1956  ж.ж.)  нейтрино  тіркелді.  Реакцияньщ  сол  жағындағы  екінш і  түрі 

' I   қазіргі кезде, күн нейтриносын тіркеу үшін қолданылады. (87.1) теңдеулерді 

t   зерттеудің нәтижесіңде (1962 ж.) соңғы үшіншісінен мюондық нейтрино- 

I   ның, электрондық нейтринодан айырмашылығы бар екені анықталды.

I  

Көптеген бөлшектердің іш інен лептондар класын бөліп алу үш ін, 



[ яғни лептондарды және антилептондардан, нейтриноларды және анти-

457

0 ,5 1

 



оо

< 4 6 - 1 0 —b 

oo

105,66 



2 ,2 .1 0  

6



 0» 25 


оо

1784 


3,5.10  13

<г 70 

оо

Электрондык,



 дублет 

Е 

М ю о нды қ дуб ле т М



Таондық дубле т 

Одан  әрі  әрбір  лептондық  дублет  үш ін   ѳзінщ   “ зарядын”  енгізу 



талап  етілді,  олар:  электрондык  заряд 

L e


  (электрлік  зарядпен  шатыс- 

тырмау керек),  мюондық заряд 

жэне таондық заряд 

L



.

Бұл  квант­

ты к сандардың мәндері 87.1-кестеде келтірілген, ал антилептондар үшіп 

олардьщ мәндері қарама-қарсы таңбада болады. Толы қ лептондық за- 



РДД

L  = L e + L ^   + L Z.

 

(87.5)


Барлық  өзара  әсерлесулерде  тек 

L

 -ғана  сақталып  қоймай,  оның 



әрбір компоненттері 

L e, L ß,L T

  жеке сақталады. Дәл сондықтан да (87.1) 

теңдеулерінің сол жақтағы үш інш і жолындағы реакцияға рүхсат етілген 

де, оң жағына тиым салынған.  Ол жағдайда бірден электрондық заряд- 

тың 


L e

  және мюонды қ зарядтың 

L

  (бірақ бүтіндей лептондық заряд



неитринолардан ажырату үш ін жаңа физикалық шама-лептондық зарял

L

  кіргізілген.  Анықтама  бойынша,  барлық  лептондар  үш ін 



L  = +\ 

антилептондар үш ін 

L  =

 

басқа бөлшектер үш ін  



L  = 0 .

Сонымен мынаны айтуға болады:  антинейтриноның нейтринодан 

айырмашылығы лептондық зарядында,  ал позитронның электроннан 

айырмашылығы электр зарядтарының таңбаларында болады. Былай алы" 

қарағавда, мұндай айырмашылық формальді секілді. Алайда,  мұнда еи 

бастысы,  лептондық  заряд  кез  келген  өзара  әсерлесулерде  сақтала- 

тындығында.  Атап  айтқанда,  (87.1)  теқдеуіндегі  реакцияның  бірішііі 

жолының  сол  жағы  шешілген  ( L   сақталады).  Осы  себеппен,  кәдімп 

ß

 -ыдырау кезінде электронмен бірге 



(L  =

 + 1 ) антинейтриноның дол 

өзі  ( L  = - 1 ) түзіледі,  бірақ,  ол  нейтрино  емес 

( L  =


 +1)•  Соңғы жаг- 

дайдың  бастапқы  күйінде,  нейтронның  лептондық  заряды  нөлге  тсң 

болуы,  ал  соңғы  күйде  (электрон,  протон,  жэне  нейтрино) 

L  = +2 


болуы  м үм кін.

8 7.1 -к е с т е

^Л ептондык, заряд 

Орташа


Лептон

р   эулеті 



Б ѳл ш е к

 



С пин,

 Һ 


М а с с а

МэВ 



ѳллір

Н  У 


L



 

LT 


 

суру



уақыты,  с

2

 



2

 

2



 

2

 



2

 

2



 

/

/



/

/

 



V

 

/



V

и

 



о

 

f



 

+

 



о

 



о

 

_



L

+l

o



 

о

 



о

 

о



458

з  c= + i

S= + 1  C =



1



L

  емес) екі сақталу заңының орындалмауы орын алар еді. Осы себеп­

тен  де  табиғатта  жүруге  тиісті  деген  мюонньщ  “ табиғи”   ыдырауы 

іл~

  —>


е~  + ү

 

ж оқ.



Зарядты  лептондардьщ  массалары  туралы  біз  будан  бұрын  (85- 

параграфты  қараңы з)  айтқанбы з,  олардьщ  мәндері  87.2-кестеде 

келтірілген.  Электрон  зарядталған  лептондардьщ  іш індегі  ең  жеңілі, 

мюон  шамамен электроннан  200  есе  ауыр,  ал таонньщ массасы  элек­

трон массасынан 3500 есе артық.  Сѳз арасында айта кетейік,  таоннын, 

массасы протон массасынан да екі есе ауыр.

87.2-кесте

Бариондық

резонанстар

71

^:



М езонды қ

резонанстар

-7^r

К үннен  келетін  нейтринолар  электрондық 



Ѵе ,

 

ал 


  жэне 


тс - 

мезондарының  ыдырауы  кезінде  пайда  болатын  мюонды қ  нейтрино- 

ны ң 

оір-бірімен  айырмашылығы  болатындығын,  яғни  нейтрино- 



ның екі түрі болатындығын ғалымдар  1962ж. тәжірибе жүзінде дәлелдеді. 

Ү зақ  уақыт  бойы  нейтриноны  антинейтринодан  айыру  қи ы н   болды. 

Тек  қана  шиыршықтық  (спиральность)  деген  шаманы  енгізу  арқылы 

бүл  қиы нды қтан шығуға м үм кін д ік туды.  Мәселе мынада,  нейтрино- 

ның спині  1/2-ге тең жэне оның импульс бағытына (қозғалыс бағыты-

a

s



x

o

s



s

5

8



^

a

s



r

o

s



a

s

и



я^

с

а



ж

е

」 н



в

н

d



ÿ

z

o



s

d

nfg



a

s

x



o

s

a



s

ғи

әи



э

і/е


с

a

s



x

o

s



a

s

a



s

x

o



s

a

s



 

и

е



ж

в

и



.

d

e



t

/w

o



s

d

e



vo

J

J



tD

u

s



e

u

d



z

O

C



J

Û

3



g

s



 

l



i

o

e



a

f



T

no

da



ii

H  


G

I



u

N

 



s

o

a



o

s

u



7

 

H



o

d

v



U

H

J



<

x

o



c

b

l



m

j

z



Н

О

Ю



ІЛ

Н

459



1980  жылға дейін  нейтриноның  массасы  нөлге  тең делініп  келді. 

Соңғы  деректерге  қарағанда,  нейтриноның  және  антинейтриноның 

тыныш тық массалары нөлден өзгеше (87.1-кестені қараңыз).

87.1

на) проекциясы тек +1/2 жэне  -1/2-ді қабылдай алады.  Проекцияның 

екі  еселенген  мәні  ш и ы рш ы қты қ  Я  болады.  Сондықтан  ол  не  +1-ге 

(спин импульс бағытында бағытталған), не-1-ге  (спин импульске қар- 

сы  бағытталған)  тең  болуы  м үм кін.  Ең  қы зығы  мынада,  егер 

mv  = 0  

шарты  орындалса,  онда барлық нейтринолардың ш иы рш ы қты ғы ны ң 

мәндері  бірдей  де,  ал  барлық  антинейтринолардікі  оны ң  қарама- 

қарсы мәнінде болады (Л.Д. Ландау,  1957 ж.).  Қосымша тәжірибелердің 

көрсетуіне  қарағанда,  нейтриноны ң  ш иы рш ы қты ғы   Я  = —1 , ал 

антинейтринонікі 

- Л   = + 1

(87.1-сурет).  Нейтрино сол  бүрандалы,  ал 

антинейтрино оң бүрандалы бөлшектерге жатады. Бүлай аталудың себебі 

мынада,  спин бөлшектің м енш ікті импульс моменті, сондықтан шарт­

ты түрде  оны  бір  қозғалыспен  салыстырады.  Сонда  Я  =   +1  болғанда, 

бөлшек оң бүрандаға ұқсас,  ал Я  = - 1 -де теріс бүрандаға үқсас қозға- 

лады.


87.3

  - 


кесте

Б ел-


С пин

Масса, Орташа  ѳмір

Ква рктік

Бөл-


Спин

Масса, Орташа  ѳмір

Кварктік

ш е к


h

МэВ


суру уақыты,

  с


қуралымы

ш ек


h

МэВ


сур у уақыты,  с қүралы мы

0

139,57



2,6.10—8

ud  (d u j

P

938,28


> 2 . 1032хыл

uud


134,96


0 ,8 .1 0 - 16

u u %


  dd

n

939,57



898 

 16



udd

”。

0



548,8

0 .7 -IO-1 ®

uut  ddyss

/2



1115,6

2 ,6 -IO- 10

uds

к +


0

493,67


1.2-10  8

us

T.+



и  89,4

0,8.10


10

uus



К и

 

.



497,7

I  0 ,9 -lü -10

ds

r

»192,5



5 .1 0 —20

uds


!  5 ,2 -1 0 -'

г

1197,3


1

5 . 1 0 -



0

dds



+

 

о



 

D

 



Q

1869


1865

4.10


2

-

1 0



«

cd

1315


1321,3

2 ,9 .1 0 -

1,6*10-

uss


dss

+



1971

2

.



10

-



i 672,5 

0,8-10-


ub

db

527!



527^

460


§  88.  Адрондар

Адрондар деп кү ш ті өзара әсерлесулерге қатыса алатын және нақ- 

ты қатысатын элементар бѳлшектерді айтады. Адрондар класы ең кѳп 

санды: олардьщ саны 300 ден (егер бѳлшекгерін жэне антибѳлшектерін 

санаса) артады.

Орташа  ѳмір  сүру уақыты  т   ) ) 10_23с  болатын түрақты  адрондар 

жэне орташа өмір сүру уақыты  т ~ 1 0  

—10  " 



с

  болатын резонанс­

тар деп ажыратылады.

Түрақты адрондар қатарына гиперон S 0  жатады.  Ол мынадай схе­

мамен  ьщырайды  Z 0  —> А 0  + у   ,  ыдырау уақыты  т   ~  5 -1 0   20с .  Резо- 

нанстардьщ ерекше сипаты, олар күш ті ѳзара эсерлесулер кезінде ьщы­

райды.  Ал  “ түрақты ”  адрондардың  ыдырауы  тіп ті  аз  интенсивтілікті 

ѳзара  әсерлесулерде,  ең  бастысы  әлсіз  болған  жағдайда,  кейде  тіпті 

электромагниттік өзара әсерлесулерде де жүре береді.  Резонанстардың 

мүндай қасиеттері олардың анықтамасына пара-пар бола алады.

Бүтін спиндері бар адрондарды мезондар деп атаса, жарты спиндері 

барын бариондар деп  атайды.

Сонымен түрақты мезондар жэне түрақты бариондар болады,  сол 

сияқты  мезондық  резонанстар  жэне  бариондық  резонанстар  да  бар. 

Осы айырмашылықтарды сипаттау үш ін физикалық шама-бариондық 

заряд 


В

  енгізіледі. Анықтама бойынша,  барлық бариондарда 

В = + \ ,  

ал барлық антибариовдарда 

В = - 1 ,

 басқа қалған барлық бөлшектерде 

(оның ішінде мезондар да) 

В = 0-


 Әзірше барлық өзара әсерлесулердегі 

бариондық заряд сақталады деп есептелінеді. Протонньщ абсолют түрақ- 

ты болуы да осыған байланысты.

Барлық мезондар жэне бариондар “ әдеттегі





“ ғажап”

итаңғажай- 



ып”

“ әсем”  деп бөлінеді.  Бұл жерде айта кететін нәрсе  “ әсем” бөлшек- 



тер әлі тіркелмеген,  бірақ олардьщ бар екеніне  ш ек келтіруге болмай­

ды.  Сонымен қатар бөлшектердің жаңа класына жататын үлкен масса­

лы “ ақиқат”  бөлшектер бар деп болжанылуда.

Барлық адрондар аз тұқымдастықпен-изомултиплеггерге бөлінген.

Олардың жеке мүшелерінің күш ті өзара әсерлесулері бірдей бола­

ды  да,  ал  электромагниттік  және  әлсіз  өзара  әсерлесулері  әр  түрлі 

болады.  Егер соңғы екі өзара әсерлесулерді шығарып тастасақ, онда бір 

изомультиплеттің  мүшелері  теңбе-тең  болып,  соны ң  нәтижесінде 

бөлшектерді айыру м үм кін болмас еді.  Бөлшектердің бір изомультип­

летке  жататындығының  сыртқы  белгісінің бірі,  электр  зарядының  әр 

түрлі  мәндері  болғанымен,  олардың  массаларыньщ жуықтап  алғанда

461


бірдейлігі.  Массаларындағы  сәл  ғана  айырмашылықтардың  болуы 

электромагниттік  өзара  әсерлесулердің  болуынан  деп  түсіндіріледі. 

Белгілі деген изомультиплеттің мысалы, протоннан  (р )ж ә н е  нейтрон­

нан 


{ri)

  тұратын  нуклондық  изодублетті 

(N )

  береді.  Протон  және 



нейтронның кү ш ті өзара әсерлесулерге қатысты тепе-тендігі ядролық 

күштердің зарядтан тәуелсіздігі қасиетінен өзінің нақты өрнегін таба­

ды,  олар:

р - р , п - п ,   p  — n

жүйелері үш ін бірдей.

Тұтас алғанда изомультиплетке 

(Т)


  изоспинді  тіркейді,  ал  оның 

мүшелерін мына өрнек бойынша анықтайды

N  =  2Т + \ .

 

(88.1)



С пиннің / 3  проекциясыңда айырмашылығы бар бөлшектің, әдеттегі 

J

  спи нінің   27 +  1  спинд ік  күйлері  болады.  Осыған  ұқсастырып 



изомультиплеттердің әр  мү^ііелерінің мәндерінен  айырмашылықтары 

бар  изоспиннін  проекішясь^ 

Tz

  енгізіледі. 



Тъ

  шамасы  - 

Т

 -дан  + Г  -ға 



дешіг^брташа  кәдімгі  спинімен)  электр  зарядының  бірге  өсіп  отыру 

тәртібімен  ж үріп  өтеді.  Мынадай  екі  қарапайым  мысал  келтірейік. 

Н уклон үш ін 

N   = 2 ( р ,п ) ,

  сондықтан 

Т  =


1 /2 ,  нейтронда 

Т3

  = - 1 / 2  



протонда 

Тъ

  = + 1 / 2 .   П ион  үш ін  



N   =  3 ( п + ,71°, Я ~ )

сондықтан 



Т = 1,  Л~

 -мезонда 

Тъ  —

—1 ,


п °

  -мезонда  Г3 = 0

п +


 -мезонда 

Г3  =   + 1 . К үш ті өзара әсерлесулерде изоспин сақталады^бұл мәселеге 

біз  бұл  жерде  тоқталмаймыз.  Тәжірибе  қорытындылары  изоспиннің 

әлсіз өзара әсерлесулерде сақталмайтындығын көрсетеді.

Әдепкіде  адрондардан  тек 

N

  жэне 



П

  бөлшектері  ғана  белгілі 

болды.  Бұл екі “ әдеттегі” бөлшектердің зарядтарын мынадай өрнекпен 

есептеуге болады

q = T3  + 1 /2 B .

 

(88.2)



Бүл  өрнек  “ ғажап”  бөлшектер  үш ін   дүрыс  емес.  Себебі 

К +


  ме­

зонда 


q

 =   +1


Т3  =


  + 1 /2

 



В  = 0 ,

  алайда  +1 

Ф

  + 1 /2 .  Барлық  осы 



бөлшектерге жаңа квантты қ сан-ғажаптылық 

S

  деген ат берілген.  Ол 



ғажап  бөлшектер үш ін  Гелл-М анн-Нишиджима қатынасы орындала­

тын жағдайда енгізіледі

q = T3 + l / 2 ( B  + S ),

 

(88.3)



бүл  (88.2)  өрнегін  жалпылап  қорытындьшанған  өрнек.  Енді  (88.3) 

өрнегінен ғажаптылықты анықтаудың мысалына тоқталық.  “ Әдеттегі” 

бөлшектер үш ін 

S  = 0 ,


 онда соңғы мысалдан 

К +


  -мезон үш ін ғажап- 

тылықты  5 = 1   деп  жазу өзінен-өзі түсінікті.

462


Ғажаптылық  күш ті  (және  электромагниттік)  өзара  әсерлесулерде 

сақталады, ал әлсіз өзара әсерлесулерде ол сақталмайды деп есептелінеді. 

Осындай әдеттен тыс  қасиеттеріне байланысты,  бұл  бөлшектер ғажап 

деп аталған.  Ғажап бөлшектер барлық уақытта қосақтасып туады,  бұл 

процесс  өте  тез  жүреді  т   ~  10  ^Зс ,  ал  ыдырағанда  олар  бөлек-бөлек 

жэне баяу ьщырайды.  Ыдырау уақыты  т 

10—


10  + 10~8с  (87.3-кестені 

қараңыз).

Өткен ғасырдың 70-ші жылдарында таңғажайып бөлшектер ашыл­

ды.  Олар  үш ін  (88.3)  өрнегі  дұрыс  болмай  шықты.  Бұл  бөлшектерге 

жаңа кванттық сан берідді. Ол таңғажайыптылық 

С

  әрпімен белгіленді 



(ағылшынша  таңғажайып  деген  сөздің  бірінш і  әрпі).  Таңғажайып 

бөлшектер үш ін Гелл-Манн-Нишиджима өрнегі қорытындыланып, бы­

лай жазылады

q = T3 + 1 /2   (В + S + С ).

 

(88.4)


Таңғажайып бөлшектер ғажап бөлшектер үш ін орындалатын сақ- 

талу зандарына бағынады.

Әсем бөлшектерді ашқаннан кейін оған да 

Ь

  деген белгілеу енпзщці 



(ағылшынның  әсем,  сүлу  деген  сөзінің  басқы  әрпі).  Бүл  бөлшектер 

үш ін   (88.4)  өрнегі түрлендіріліп былай жазылады

q = T3  + i / 2 ( B  + S + C - b ) .

 

(88.5)



Алдағы уақытта “ ақиқат” бөлшектер табылса, онда оған да квант- 

тьщ  сан 

t

  енгізілмек.



§  89.  Кварктер

Барлық  бақыланатын  бөлшектердің  бәрі  түгелге  дерлік лептон­

дар  немесе  адрондар деп  аталатын  екі тұқым дасты қты ң біріне  жата­

ды. Олардың арасындағы айырмашылық мынада: адрондар күш ті өзара 

әсерлесулерге қатысады да,  ал лептондар оған араласпайды.  Басқа ма­

цы зды  айырмашылығы,  өткен  ғасырдың  60-шы  жылдарында  4  леп­

тон  ғана  ( 

е~ 


~ ,ѵ е,ѵ^ )

  белгілі  болса,  ал  адрондардың  саны  жүзден 

асып кетті.

463


Лептондар нағыз элементар бѳлшектер деп саналынады, себебі олар 

құрама бөліктерге ыдырамайды,  ешқандай іш к і қүрылымы ж о қ,  тіпті 

оның  өлшемін  анықтаудың  өзі  м үм кін  емес  (Лептондардьщ  өлшемін 

анықтау жөніндегі тәжірибелердің көрсетуіне қарағанда,  оның ең ж о- 

ғарғы деңгейінің өзі  10

18  м шамасында).



Ал  адрондарды  алатын  болсақ  бұлар  өте  күрделі  бөлшектер. 

Тәжірибе жүзінде адрондардың іш к і құрылымы бар екендігі анықтал- 

ды.  Адрондардың  са н ы н ы ң   к ө п т іг і  және  он ы ң   қү р ы л ы с ы н ы ң  

күрделілігі,  осы бөлшектер шынымен  элементар бөлшектер қатарына 

жатама деген ойды тудырады.  Бұл бөлшектердің күш ті өзара әсерлесу- 

лерге  қатысатынын  көрдік.  Ал  күш ті  өзара  әсерлесетін  бөлшектердің 

әрқайсысы үш адитивті кванттық сандармен сипатталады. Атап айтсақ, 

олар: заряд 

q



гиперзаряд 



Y

  жэне бариондық заряд 

В 

. 

Осыған байла­

нысты барлық бөлшектер аталған  осы үш зарядты алып жүретін фун- 

даментальдық бөлшектерден қүралған болу керек деген болжам айтыл­

ды. Алғаш қы осы тектес  бірінш і үлгіні жапон ғалымы С.  Ската үсын- 

ды.  Ол  үлгі  бойынша  протон,  нейтрон  жэне  А 0 -гиперон 

(р ,п ,А ° ) 

фундаментальдық  бѳлшектер  деп  есептелінді.  Бірақ  бұл  үлгі  күш ті 

өзара эсерлесулер аймағында іске аспай қалды.

1964  ж.  Гелл-Манн  жэне  одан  тәуелсіз  швейцар  физигі  Цвейг 

барлық  элементар  бөлшектер  кварктедНлеп  аталатын  үш  бөлшектен 

құралады  деген  болжамды  үсынды.  Бүл  бөлшектердің  өр  қайсысына 

электр  зарядтары  +2/3,  -1/3,  -1/3  болатын  кванттық  сандар  тиесілі 

болды.  Бүл  кварктерді  көбіне 

и

  (ағылшынның 



ир

 - ” жоғары”  деген

сөзі), 

d(down


 -төмен)  және 

s

 ( 



stränge

  ғажап,  немесе 

sideways  - 

бүйірлік)  әріптерімен  белгілейді.  Кварктерден  басқа  антикварктер

(u ,d , s,

 )  де  бар.  Кварктерге  тән  қасиеттер  89.1-кестеде  келтірілген

(мүнда көрсетілген 

c,e ,t


  кварктерге, және таңғажайыптьшық түстерге 

төменде тоқталамыз).

1  “ К в а р к ”   д еген  атауды  Г е л л - М а н н   Д ж .  Д ж ой стің .  “ Ф и н н е га н д ы   еске  а л у ”   деген 

ф антастикалы қ   р ом ан ь ш а н   алған.

464


89.1-кесте

Кварктер 

д ің  (қо ш  

иісті) түрлері

Э ле ктрл ік

заряды ,


Б а р и о н д ы қ

саны.


С пині

Ғ аж ап -

 ЬІЛЫҒЫ,


Таңғажайы п-

тылығы,


Түсі

U

+ 2 / 3



+ 1/3

1 / 2


0

0

Сары,  көк,  қызыл



d

1/3



+ 1/3

i / 2


0

0

т



 

s



- 1 / 3

+ 1/3


1/ 2

- 1


0

с

+ 2 / 3



+ 1/ 3

1/ 2


0

+ 1


»

b

- 1 / 3



+ 1/ 3

1/ 2


0

0

»



t

2 / 3



+ 1/3

1 / 2


0

0

»



и

- 2 / 3


- 1 / 3

1 / 2


0

0

Күлгін,



жасыя

d

+  1/3



- i / 3

1 /2


0

0

Бүл да сондай



s

+ 1/3


- 1 / 3

1/ 2


+ 1

0

»



c

- 2 / 3


— 1/ 3

1/ 2


0

- 1


»

b

+ 1/3


- 1 / 3

1/ 2


0

0

»



t

- 2 / 3


- 1 / 3

1 / 2


0

0

»



Мезондар  қос  кварк-антикварктен,  ал  бариондар  үш  кварктен 

түзіледі.

Әрбір кваркке мәнін теория жүзінде анықтауға болмайтын бірдей 

м агниттік момент 

jdKe

  таңылады.  Осындай болжам негізінде жасалған



есептеулер,  протонньщ  магниттік  моменті 

= ß


Ke,  ал  нейтрондікі

2

— 



~ ~ ^кв

  -н і береді.  Сондықтан бүл магниттік моменттердің қаты- 

настары мынандай болады

У п = ~ 2 - 

(891)

(89.1) өрнегі тәжірибе қорытындыларына жақсы сәйкес келеді (қара- 



ңыз,  §  74).

Кейіннен  кварктер жүйесін кеңейтуге тура келді.  Оның себебі үш  

кварктерден  тұратын 

иии(А++


 ), 

d d d


(А~ ), 

күйлер  Паули

принципіне қайшы келді.  Ш ынында да,  (89.1) жэне  (89.2) кестелерден

30-27 


465

осы түзілістердегі кварктердің барлық кванттық сандары бірдей болып 

шықты. Алайда,  кварктердің спині  1/2 болғандықтан бір жүйеде бірдей 

сандары  бар  үш  кварктер  түгіл,  екі  кварктің  де  болуы  м үм кін  емес. 

Сондықтан Паули принципіне қарама-қайшылықты жою мақсатында, 

кварктердіңтүсі деген үғым ендірілді. Әрбір кварк үш  “ боялған” сары, 

көк және қызыл түрде өмір сүре алады (бұл түстердің қоспасы “ нөлдік” 

немесе ақ түс беретінін айта кетейік) деп айтыла бастады.  Ендеше, 

QT 


гиперонды  түзетін 

s

 -кварктердің  бірдей түстері  болмайды деген  сөз, 



олай болса Паули принципі бұзылмайды.

89.2-кесте



Бөл-

шек

Құра-

МЫ

Электрлік 

заряды,  q

Баруіон- 

дық саны, 

B

Ғажап-

ТЫЛЫҒЫ



s



Кварктер- 

ДІН СПИН-

/^рінің 

өзара 6a- 

ғытталуы

Бел-

шектің

С П И Н Ы

Кварктердің

ИЗОТОПТЫҚ

спиндерінің 

өзара  "ба- 

ғытталуы”

Бөлшектің

ИЗОТОПТЫҚ

спині,  T

ud

+ i


0

0

и

0

t t


i

л г

ud

1

0



0

t ;


0

t t


i

к +

us

4 - 1


0

+ 1


и

0

t



V a

р

uud

+ l


+ 1

0

v a



t f t

V a


п

udd

0

+ 1



0

J/a


H t

l / a


2



uus

+ i

— I


1

t t



1

Л

uds

0

+ 1


— 1

V a :


U

0

厶 科



uuu

+ 2


4 - 1

0

个个



t t t


3/2

.д _


ddd

— 1


+ i

0

t



,



h

t t r


3/2

Q -


.

sss

 

.



.1

;



+ i

-—3


t t l

^/î


-

0

Адрондағы   ква ркте р   т ү с т е р ін ің   б ір іг у ін ің   (қо с ы л у ы н ы ң ) 



нәтижесіндегі адровдардың орташа түсі нөлдік (яғни адронның “ түссіз” 

болуы) керек.  Мысалы, протонньщ қүрамына мынадай кварктер кіреді: 

и

 (сары), 



п

 (кө к)  және 

d

 (қызыл).  Бүларды  қосқанда нөлдік  (ақ)  түс 



пайда болады.

А н ти кв а р кте р   де  қо сы м ш а   түске   (а н ти түске )  боялған  деп 

есептелінеді. Антикварктерді қосқанда бүлар да нөлдік (ақ) түсті береді. 

Кварктер мен антикварктерден тұратын тиісті мезондар да нөлдік жа- 

рьщ  береді.  Сары  түс  үш ін   антитүс  күлгін,  ал  к ө к   үш ін-қы зғы лт, 

қызыл үшін-жасыл болады (89.1-кестені қараңыз).

Негізінен кварктердің түстері (электр зарядының таңбасына ұқсас) 

кварктердің  бірін-бірі  тартуы,  не  тебуін  анықтайтын  қасиеттеріндегі

466


айырмашылықтарды біддіре бастады. Кванттық өрістердің әр түрлі өзара 

әсерлесулеріне ұқсас (электромагниттік өзара әсерлесулерде фотондар, 

күш ті  өзара  әсерлесулерде 

п

 -мезондар  және  т.б.).  Кварктердің  ара­



сындагы өзара әсерлесулерді тасымалдаушы  бөлшектер еңцірілді.  Бұл 

бөлшектерді  галюондар  (ағылшын  сөзі 

glue

 -желім)  деп  атады.  Олар 



түсті  бір  кварктен  екін ш і  кваркке  тасымалдайды,  соның  нәтижесінде 

кварктер өз орындарында қалады.

1974  ж.  А Қ Ш -т ы ң   екі  лабораториясында  бір  мезгілде  өте  үлкен 

3,10 ГэВ массасы бар бөлшек (үш протон массасынан да үлкен) ашыл­

ды.  Бір лабораторияда жаңа  бөлшекке 

J

  белгілеуін  енгізді,  ал  басқа- 



сында 

у/

  деп белгіледі.  Сондықтан бұл бөлшекті 



J / у /

  бөлшегі(джей- 

пси-бөлшегі) деп атайды.  М үнан кейін массалары  3,69;  3,77 және 4,03 

ГэВ  болатын  басқа 

у/

  бөлшектері,  сол  сияқты  массалары  3,45;  3,51 



және  3,55  ГэВ 

X

 (хи)-бөлшектердің тұқымдастары табылды.



Сонымен 

у/

 -жэне 



X

 -бөлшектерінің  ашылуы  бүрын  ұсынылған 

кварктер саны төрт болатын үлгі жөніндегі ұғымны ң дұрыстығын дә- 

лелдей  түсті.  Бұл  үлгіде 

u, d

  және 


s

 -кварктерінен  басқа  төртінші 

“ таңғажайып”  

с

  кваргі бар (ағылшынша 



charme d

 -таңғажайып). Оның 

басқалардан  өзгешелігі  таңғажайьш  (оны  шарым  немесе  чарм  деп  те 

атайды)  деп  аталатыны  жэне 

с

  кванттық  саны  бірге  тең.  Ал  басқа 



кварктердікі болса,  олар нөлге тең (89.1-кестені қараңыз).  “ Таңғажай- 

ып  емес”  бөлшектердің  (мезондар  мен  бариондардың)  қүрамына 

с

 - 


кварк  кірмейді.

Жоғарыда  ашылған 

у/

  жэне 


X

  бөлшектер  тұқымдастығы 

сс 

жүйелерінің (таңғажайып және антикварк) күй ін ің  әр түрлі деңгейлерін 



көрсетеді.  Позитроний  деп  аталатын  электрон-позитрон  (яғни  анти­

электрон)  жүйесіне  үқсас, 

сс

  жүйесі де чармоний деп аталады.



1976 ж.  теория жүзінде  болжап айтылған таңғажайыптылығы ай- 

қ ы н  байқалатын бѳлшектер ашылды.  Олардьщ қасиеттері 89.3-кестеде 

келтірілген.

Сол  1976 ж. ашылған жаңа  Т бөлшектердің (ипсилон-бөлшектер) 

қасиеттерін түсіндіру  үш ін бесінші  кваркті кіргізуге тура келді.

Оны 


b

 әрпімен белгіледі ( 

bottom

 -төменгі немесе әсем) (89.1-кестені 



қараңыз).

Т  (9,46  ГэВ ),  Г ( 1 0 ,

02  Г э В )

Т " (10,40



5 ), 


Т '" (1 0 ,

55  ГэВ) 

бөлшектері 

bb

  ж үйесінің әр түрлі деңгейлерін көрсетеді.



467

89.3-кесте

Бөлшек

Масса,

ГэВ

Қүрылымы Заряды,

Я

Бариондық 

саны,  В

Таңғажайып- 

тылығы,  С

Г>°-мезон

1,863


си

0

0

+1'

D +’ мёзон

1,868

cd

4-1


0

+ і

Ғ^-мезон


2,04

cs

+1

0

+ і

Л с+-барйон

2,27

cdu

+ 1


+ 1

+ і

Теориялық  жолмен 

t

  әрпімен  белгіленетін  ( 



top

 -жоғарғы  немесе 

tru th

 -ақиқат)  алтыншы кварктің бар екенін болжап айтады  (88-пара­



графты қараңыз).

Кварктер идеясы ѳте табысты болды. Ол белгілі бѳлшектерді жүйеге 

келтіріп  қана  қойған  ж о қ,  сол  сияқты  бірқатар  жаңа  бөлшектердің 

болуы жөнінде  болжамдарға  негіз  болды.  Мысал  үш ін, 

Q~

  гиперон- 



ның бар болуы және оның қасиетгері жөнінде кварктердің үлгісі негізінде 

болжам жасалынды.

Сонымен қорыта келгенде, кварктер теориясынын, жалпы концеп- 

циясының принципиалдық жағынан дүрыстығына еш күмән келтіруге 

болмайды.  Кварктер  сѳзсіз  бар,  бірақ  олар  байланысқан  күйде  өмір 

сүреді.


§  90.  Қазіргі  кезендегі дүниенің ф изикалііқ  бейнесі

Біздерді қоршаған орта өзінің әр түрлі қасиеттерінің байқалуымен 

эр алуан болып келеді,  сондықтан да оларды зерттеу көптеген ғылым- 

дарды  үлесіне  тиеді.  Ф изика  соның  ішіндегі  тек жалпы  құбылыстар- 

ды, заңцылықтарды жэне оларды практикада пайдалану жолдарын гана 

зерттейді.

Планктың бейнелеп суретгеуіне  қарағанда, өте ертеректен бастап, 

сол табиғатты зерттеу басталғаннан бері, зерттеу жүмыстары өзінің ал­

дына  идеал  ретінде,  өте  жоғары  мақсат  қойды:  эр  алуан  физикалық 

құбылыстарды  бір  жүйеге  келтіру,  ал  егер  м үм кін  болса  жалғыз  бір 

өрнекке сиғызу болатын.  Басқаша сөзбен айтқанда,  физикада барлық 

уақытта  да,  эр алуан физикалық құбылыстарды бір ғана көзқараспен 

түсіндіру,  бір  тұтас  дүниенің  физикалық  бейнесін  жасауға  ұмтьшу- 

шы лық болды.

1. Дүниенің механикалық бейнесі. Ең алғашқы дүниенің түтас фи- 

зикалық бейнесін жасау жөніндегі талпыныстар классикалық механи- 

каның  жетістіктеріне  байланысты  болды.  Классикалық  механикаға

468


негізделген түсінікгер бойынша, бізді қоршаған орта бір-бірінен өздерінің 

массалары, жылдамдықтары жағынан айырмашылықтары бар “ ...қат- 

ты,  салмақты,  сыры  белгісіз  бөлшектерден”  түрады.  Бұл  бөлшектер 

материямен еш байланыссыз, материялық денелердің  “ бос жиынтығы” 

деп аталатын кеңістікте қозғалып жүреді деп есептелінді.  Сол дәуірдің 

физиктері  кеңістік  абсолют  үздіксіз,  барлық  нүктелерде,  бағыттарда 

бірдей  деп  есептеді.  “ Абсалюттік  кеңістік,-деп  жазды  Ньютон;  -  тап 

өзінің мәніне қарай сыртқының  қайсысымен алсаң да салыстырмалы 

емес, қозғалыссыз және барлық уақытта бірдей болып қалады” .

Ньютон  үш ін   уақыт та  бірқалыпты,  таза  ұзақтығымен,  материя- 

л ы қ  шындықтан  тәуелсіз  өмір  сүретін  болып  көрінді.  Ол  абсалюттік, 

бір  өлшемді,  үздіксіз,  барлық  әлемде  біркелкі деп  есептеді.  “ Абсолют 

шын  математикалық  уақыт,  -  деп  жазды  Ньютон,  -  өз-өзінен  және 

өзінің  мәні  бойынша,  сыртқы  ештеңеге  қатыссыз  бірқалыпты  өтеді 

және ұзақтылығымен басқаша аталады.”  Сонымен қабат кеңістік және 

уақыт бір-бірінен тәуелсіз деп саналды.

Классикалық  физикада қозғалыс денелердің  қарапайым жай  ор­

нын ауыстыруы деп түсіндірідді.  Қозғалыс дененің іш к і күйіне ықпал 

жасамайтын, ал денеге салыстырғанда, ол әлдеқалай сыртқы деп қарас- 

ты р ы л д ы .  К л а с с и к а л ы қ   ф и зи ка д а н   м атерия  ө з -ө з ін е н   іш к і 

белсенділігінен айрылған деген қорытынды туды. Атомға өзгермейтін, 

бөлінбейтін жэне т.б. деген қасиеттер берілді.

М е х а н и к а н ы ң   заңдары н  газдарды  зерттеуге  қо л д а н у д ы ң  

нәтижесінде,  молекула-кинетикалы қ теорияны  жасауға жол  ашыл­

ды.  О ны ң  ж етістіктері  дүниеге  механикалық  көзқарасты  одан  әрі 

нығайтты.

Т іп ті электромагниттік және жарық құбылыстарының (ол кездер- 

де жарықтың электромагниттік табиғаты анықталмаған болатын) өзі де 

механикалық  негізде  түсіндіріле  бастады.  Сол  үш ін  физикаға  қайда 

болса,  сонда  оңай  еніп  кететін,  бәрін  де  толтыратын  -  әлемдік  эфир 

тү с ін ігі  ендірілді.

Алайда, дүниеге механикалық көзқарас түрғысынан қарап, көпте- 

ген құбылыстарды сонымен түсіндіруде ол елеулі қайшылықтарға, қи ы н - 

дықтарға әкеліп тіреді.  Соның мысалы ретінде қайтымсыз процестерді 

түсіндіруді алуға болады. Ал механикада болса барлық процестер, яғни 

құбылыстар қайтымды.

Дүниеге механикалық көзқарас, тұрғысынан алған да жылульшық 

сәуле шығару және электромагниттік құбылыстарды түсіндіру, өте ал- 

майтындай  тосқауылға  үшырады.  Электромагниттік  құбылыстарды 

түсіндіру үш ін ғалымдар әлемдік эфирді ойлап тапқаны оқушыға мәлім. 

Ж үргізілген  есептеулерге  қарағанда,  әлемдік эфирдің өзара сиыспай-

469


тын бірқатар қасиетгері болуы қажет еді.  Ол бойынша,әлемдік эфирдің 

шектен  тыс  аз  тығыздығының  (дене  эфирде  қозғалғанда  кедергіге 

кездеспеуі керек) және алмаздың серпімділігінен де асып түсетін ерек­

ше серпімділігінің болуы талап етілді.

Кейіннен  Ф изоның (1851  ж)  және  Майкельсонның (1.881  ж.)  т.б. 

тәжірибелерінен кейін,  әлемдік эфирдің ж о қ  екендігі анықталды.

Сонымен,  дүниеге  механикалық  көзқарас  тұрғысынан  біртұтас 

дүниенің физикалық бейнесін жасау да м үм кін болмады. Енді дүниеге 

механикалық көзқарас орнына тарихтың төріне жаңа электромагниттік 

ұғым  келіп  шықты.

2. Дүниенің  электромагниттік бейнесі. Д үниенің  бейнесін  механи- 

калықтан электромагниттік көзқарас түрғысынан қарауда шешуші рөл 

атқарған Максвеллдің электромагниттік теориясы болды.  Бүл теория- 

н ы ң   қалы птасы п  ғы лы мны ң  төрінде  ө з ін ің   елеулі  орнын  алуына, 

Г.  Герцтің  электромагниттік  толқынды  тәжірибе  жүзінде  алуы  және 

П .Н .  Лебедевтің  ж ары қты ң  қы сы м ы н  өлшеудегі  тәжірибелері  өз 

үлестерін қосты.

Д үни енің электромагниггік бейнесінің механикалыққа қарағанда 

айырмашьшығы  болғанымен,  олардың үқсастығы  басым  болды.  Егер 

дүниенің механикалық бейнесінде материалық нүктелер қозғалып жүрсе, 

электромагниттік-нүктелік электр зарядтары қозғалыста болатын бол­

ды. Д үниенің электромагниттік бейнесі толы қ емес жэне бітпеген бо­

лып ш ы қты.  Сонымен, дүниенің электромагнитгік бейнесінің орнына 

дүниенің кванттық-релятивистік бейнесі келді.

3. Қазіргі дүниенің физикалық бейнесінің кванттық-релятивистік си­

паты. Д үниенің механикалық бейнесінен электродинамикалыққа өту 

алға басудың елеулі қадамы болғанымен,  ол физикалық теориялардың 

жалпы  қүрьшуына жэне  мынадай  негізгі  кеңістік және  уақыт,  қозға- 

лыс  жэне  материя  ұғымдарының  принциптеріне  ойдағыдай  көңіл 

бөлмеді.  К е ң істік және уақытқа көзқарастардың негізі болатын физи- 

калы қ теориялардың қүрылу принциптеріне революциялық түрғыдан 

қайта қарауды жүзеге асырған А.  Эйнштейн болды.

Сіздерге  салыстырмалық  теорияның  шығу  тарихы  классикалық 

теория мен электродинамиканың арасындағы қайшылықтардардан бас- 

талғаны белгілі. Эйнштейн физиканың осы екі саласын біріктіріп, олар­

дьщ белгілі бір жалпы заңдьыыққа бағынуы  болатындығын  анықтау- 

ды өзінің алдына мақсат етіп қойды.  Оған ол үш ін классикалық физи- 

кадағы  м ы қта п  шегеленген  к е ң іс т ік ,  уақы т  және  бірм езгілділік 

түсініктеріне өзгерістер енгізу керек болды.

470


Эйнштейн бүл түсініктерге терең батыл шаралар қолданып,  қайта 

қарады.  Ол бүкіл әлемде барлық қозғалатын жүйелерді таратуға, яғни 

классикалық физиканың “ бірмезгілділік”

“ уақыткезеңі





“ ерте”

“ кеш” , 



сол  сияқты  екі нүктенің кеңістіктегі ара қаш ы қты ғы н және т.б.  абса- 

лют-тендіруге  болмайтыны  жөнінде  қорытындыға  келді.  М ұн ы ң   өзі 

көптеген басқа да түсініктерді қайта қарауды кажет етті. Мысалы, осыған 

дейін  масса мен энергия үғымдары  бір-біріне  байланыссыз  оқшаула- 

нып қарастырылса, ендігі жерде Эйнштейн олардың өзара байланыста­

рын көрсетіп берді.

Салыстырмалық теорияда,  электр жэне магнит өрістерінің табиға- 

тының бір  екендігі жэне  олардың сипаттары  салыстырмалы  екені ай­

тылды.

Д үниенің механикалық жэне  электромагниттік  бейнелерінде  ма­



терия  затпен  теңестіріледі.  Ал,  салыстырмалық  теорияда,материя 

дегеніміз бүл әрі өріс, әрі зат болып табылады. М ұны ң ең бір ерекшелігі, 

белгілі  бір жағдайда,  өріс және  зат бір-біріне  өтеді.  Өрістің жэне  зат­

тьщ өзара түрленулері физиктердің көзқарасын түбегейлі өзгертті. Өріс 

және зат өзара түрленетін материяның екі түрі болып шықты.

Салыстырмалық теорияда гипотетикалық әлемдік эфирдің керегі 

болмай  қалды.  Себебі оның бар  болуы,  физикада тағайындалған  бар- 

л ы к заңдылықтарға қарсы келді.

Сонымен,  бізді  қоршаған  дүние  туралы  бүрынғы  түсініктердің 

кө п ш іл ігі  өзгерді.  Оның  орнына  бұрын  шашыраңқы  болған  материя, 

қозғалыс,  уақыт және  кеңістік үғымдарын  біріктірген дүниенің жаңа 

бейнесі келіп шықты. Алайда, уақыт және кеңістік жөніндегі тү с ін ікті 

түбегейлі өзгерткен, дүниенің жаңа физикалық бейнесі болған салыс- 

тырмалық теорияның өзі де,  атомның іш к і құрылымы жөнінде үлгіні 

жасауда,  заттардың өзара әсерлесу құбылыстарын және сәуле шығару- 

ды түсіндіруде, демек нәтижесінде, дүниенің жаңа бейнесінің тізіміне 

кіруге  дәрменсіз  болып  қалды.  М үны   жүзеге  асыру  үш ін  енді  жаңа 

идеялар тізбегіне, яғни кванттық физика түсінікгерінің жүйесіне көшуге 

тура  келді.

Сонымен, қазіргі таңцағы дүниенің физикалық бейнесі 

X X

  ғасырда 



жасалған екі фувдаментальдық теорияларға: салыстырмалық теория және 

квантты қ теорияға негізделген.

Әйтсе  де,  тұтас  бәрін  қамтитын  барлық  физикалық  құбылысты 

түсіндіруге  жарамды  теориялар  әлі  күнге дейін жасалған ж о қ.  Осын­

дай теорияны жасау үш ін  дүние ж ү зін ің  алдыңғы қатардағы ғалымда- 

ры физиктер және философтар табжылмай еңбек етуде.



471

Қ  о  с  ы  м  ш  а

Атом  ядросы  жэне  элементар  бѳлшектер  физикасы 

тарауларындағы  негізгі  ѳрнектер

1 .Ядроньщ  радиусының  массалық  сан 

А

 

аркылы  жазылуы



г

- 1 , 3 - 1 0 _15А 1/3

л і



'

2.  Ядродағы  электр  зарядының  таралуы

Q = 2Z e {b2 - а ) ! 5 ,

(



2

)

мұндағы 



Ь

  -спиннің   бағытындағы  эллипстің  жарты  өсі, 

а

 -осы  бағытқа  пер­



пендикуляр  жарты  өс.

3.  Ядродағы  нуклондардың  байланыс  энергиясы

^б а ш = с 2^ т р + ( А - 2 ) т п] - т Х

(

3

)

мүндағы 


Ш

р , 


Ш п

  -нуклондардың  массасы, 

Ш я

 -ядро  массасы.



4.  Жоғарыдағы  (3)  тевдеуді  мынадай  түрде  жазған  ыңғайлы

^баш  = c 2iZ m H  + ( A - Z ) m n] - m a},

 

(4)


мүндағы 

т ң


 

-сутегі  атомының  массасы, 

Ш а

 -атом  массасы, 



A

 

-атомдық  сан, 



Z  

химиялық  элементтің  нөмірі.



5.  Ядродағы  нуклондардың  меншікті  байланыс  энергиясы

U



.

 



6.  Масса  ақауы

Am  =  


[Zmp

  +  (А  -  Z  )m „J - 

m„

 • 


(6)

7.  Радиоактивтіктің  ыдырау  заңы

N  = N 0e~Àt

 

(7)



мүндағы 

N

q



 -бастапқы 

t   =   0

  уақыттағы  радиоактивтілік  атомдар  саны 

N

  _олар_



дьщ 

t

  уақыт  кезеңі  өткеннен  кейінгі  саны,  Д   -радиоактивтік  ыдыраудың  түрақты- 



сы.

Радиоактивтіктің  ядроньщ  ыдырау  периоды

^  

h   2  


0 ,6 9 3

Т

 



— Г-  

(8)


472

8.  Радиоактивтік  ядроньщ  орташа  өмір  сүру  уақыты

10.  Радиоактивтік  препараттың  өршігіштігі  (активтілігі)

1 1 .Альфа-ыдырау  схемасы

(9)


А   =  



 

(10)

X  



- »


.

 

( i l )



12.  Бета-ыдырау,  немесе  электрондық  ыдырау  схемасы





% + v,  

(12)

мүндағы  v  -антинейтрино.

13.  Ядролық  реакцияньщ  ең  көп  түрған  түрі

у Х

 



 

а-^л  ү +b

г



мүны  былай  да  жазды

і х ( а , Ъ ) А\ ,

 

(13)


мүндағы  z 

X

  -ядро  бөлшегі, 



а

  және 


Ь

  жеңіл  бөлшектер, 

-жаңадан  түзілген 

ядро.


14.  Барлық  ядролық  реакцияларда  сақталу  зандары  орындалады.  Олар  мынадай 

болады:


а)  массаньщ  (немесе  энергияньщ)  сақталу  заңы; 

э)  электр  зарядының  сақталу  заңы;

б)  бариондық  зарадтың  (массалық  санының)  сақталу  заңы;

в)  механикалық  импульстің  сақталу  заңы;

г)  спиннің  сақталу  заңы.

15.  Ядролық  реакциялардьщ  энергиясы

綴 :パ

О / - ІЖ


),

 

(14)



мүндағы 

-ядролық реакцияға қатынасатын  бөлшектердің массаларыньщ қосын-

дысы, 

-реакция  нәтижесінде  түзілген  бөлшектердің  массаларыньщ  қосынды-



сы.

16.  Тізбекті  реакцияның  көбею  жылдамдығы

473


d N /d t =  N ( k - \ ) l T ,

мүндағы 


N

q

 -алғашқы  кезендегі  нейтрондар  саны, 



-уақыт  кезеңі 

t

 -ға  тең  бол-



ғандағы  нейтрондар  саны, 

Т

 -бір  кезеңнің  орташа  уақыты, 



к

  -нейтрондардың  көбею 

коэффициент!

Бақылау  сүрақтары

1 . Ядро  дегеніміз  не?  Оның  қүрылымы  қандай?

2.  Массаның  атомдық  бірлігімен  (м.а.б.)  МэВ-тің  арасындағы  қатысты  түсін- 

Діріңіз.

3.  Протонньщ,  нейтронның  спині  жэне  меншікті  магниттік  моменті  туралы 

түсінік  беріңіз.

4.  Атом  ядросыньщ  қасиеттеріне  тоқтаңыз.

5.  Ядроның  өлшемі  туралы  түсінік  беріңіз.

6.  Ядроньщ  спині  туралы  не  білесіз?

7.  Ядроның  электр  зарядының  таралуына  тоқтаңыз.

8.  Ядроньщ  массасы  жэне  байланыс  энергиясы  туралы  не  білесіз?

9.  Неліктен практикалық есептер шыгаруда (75.1) өрнегінің орнына (75.2) ѳрнегін 

қолданған  ыңғайлы?

0.  Масса  ақауы  деп  нені  атайды?

1 . Ядроның  меншікті  байланыс  энергиясын  қалай  анықтайды?

2.  Ядроньщ  тамшы  үлгісі  туралы  түсінік  беріңізЛ

3.  Ядроньщ  қабықша  үлгісіне  және  оның  ерекшеліктеріне  тоқталыңыз.

4.  Ядролық  күштердің  айрықша  белгілері  қандай?

5.  Гравитациялық,  электромагниттік  және  ядролық  күштердің  үқсастықтары 

және  айырмашылықтары  неде?

6.  Ядролық  күштердің  қанығу  қасиеттері  деген  не?

7.  “ Виртуальды”  бөлшек  деген  не?

8.  Мезондар  туралы  түсінік  беріңіз.

9.  Табиги  радиоактивтілікті  қалай  түсінесіз?

20.  Жасанды  радиоактивтіліктің  табиги  радиоактивтіліктен  айырмашылығы  кан­

дай?

2 1 .Радиоактивтілік  ыдырау  заңын  жазыңыз  және  оған  түсініктеме  беріңіз.



22.  Жарты  ыдырау  периоды  деген  не?

23.  Радиоактивті  элементтің  өршігіштігі  туралы  не  білесіз?

24.  Өрш ігіштіктің  адам  өміріне  қауіпсіздік  жағдайын  сипаттайтын  уақыттың 

өрнегін  жазыңыз  және  оған  түсініктеме  беріңіз.

25.  Альфа 

  ыдырау  деген  не?  Ол  қандай  схемамен  жүреді?  Мысал  келтіріңіз.



26.  Бета 

  ыдырау  деген  не  жэне  оның  түрлері  қандай  болады?



27.  Ауыр  ядролардьщ  ѳздігінен  (спонтанды)  бѳліну  деген  не?

28.  Протондық  радиоактивтілік  туралы  не  білесіз?

осыдан

N  = N 0e

(k'1 ) / J ,

 

(15)


474

29.  Ядролық  реакция  дегеніміз  не  және  оның  жүру  жолы  қалай  өтеді?

30.  Ядролық  реакцияньщ  екі  сатылы  өтуіне  түсініктеме  беріңіз.

3 1 .Алғаш  рет  ядролық  реакцияны  жүзеге  асырған  кім?  Ядролық  реакцияларга 

мысал  келтіріңіз.

32.  Жасанды  ядролық  реакцияларды  үдетілген  бөлшектердің  көмегімен  жүр- 

гізген  ғалымдар  кімдер?  Олар  қандай  ядролық  реакцияны  бақылады?

33.  Баяу  жэне  жылдам  нейтрондар  туралы  түсініктеме  беріңіз.

34.  Жылулық  нейтрондар  дегеніміз  не?  Жылулық  нейтрондармен  жүретін  яд­

ролык  реакцияларга  мысал  келтіріңіз.

35.  Баяу  нейтрондарды  алу  жолдары  қандай?

14

36. 


С

 -көміртегінің  концентрациясы  арқылы,  мысалы,  ертеде  өлген  адамның 

қайтыс  болған  уақытын  немесе  жасын  қалай  анықтайды?

37.  Ядроньщ  бөлінуі  туралы  дүрыс  түсініктеме  берген  ғалымдар  кімдер?  Олар 

қандай  негізге  сүйенеді?

38.  Тізбекті  ядролық  реакцияньщ  жүру  жольша  бір  мысал  келтіріңіз.

39.  Нейтрондарды  көбейту  коэффиценті  деген  не?

40.  Тізбекті  ядролық  реакцияньщ  қопарылыс  беру  және  үзіліп  қалу  жағдайла- 

рына  тоқталыңыз.

4 1 .Кризистік  масса  деген  не?

42.  Нейтрондарды  шағылдырғыштардың  рөліне  тоқталыңыз.

43.  Тізбекті  реакцияньщ  жылдамдығы  туралы  не  білесіз?

44.  Атом  бомбасының  принципі  қандай?

45.  Ядролық  реактордың  түрлері  және  жүмыс  істеу  принциптері  қандай?

46.  Термоядролық  реакция  деген  не?  Ол  алгаш  рет  қайда  қолданылды?

47.  Термоядролық  реакцияға  мысал  келтіріңіз.

48.  Термоядролық  реакцияларды  басқару  мәселесіне  тоқталыңыз.

49.  Элементар  бөлшектер  деген  не?

50.  Антибөлшектер  деген  не?  Бөлшектердің  және  антибөлшектердің  қандай 

қасиеттері  бірдей,  қандайы  -  әр  түрлі  болады?

5 1 .Элементар  бөлшектердің  өзара  түрленуіне  тоқталыңыз.

52.  Элементар  бөлшектердің  өзара  әсерлесулерінің  түрлері  қандай?  Олардың 

әрқайсысына  сипаттама  беріңіз.

53.  Лептондар  туралы  не  білесіз?

54.  Адрондар  дегеніміз  не?  Адрондар  класьтың  саны  қаншалықты?

55.  Кварктер  туралы  мағлүмат  беріңіз.

56. Дүниенің физикалық бейнелеріне тоқталыңыз жоне оларға түсініктеме беріңіз. 

Есеп  шыгару  үлгілері

1-есеп.  Массасы 

171^


  = 1 , 0  

М 2


  церий  изотобының 

1^ С е


 : 1

) A t   = І С

 -та;  2) 

A t  = 1

  жылда  қанйіа  ядросы  ыдырайтынын  анықтаңыз.  Церийдің  жарты  ыдырау 

периоды 

T

 =  285  тәулік.

Шешуі.  Есеп  радиоактавтік  ыдырау  заңымен  шешіледі:

Есептің  шарты  бойынша,  бірінші  жағдайда  уақыт  аралығы  өте  аз 

«

 

J 1 



болгандықтан,  ыдырамаған  ядро  түрақты  және  бастапқы  саны 

N 0


 -ге  тең  болады. 

Олай  болса  ыдыраган  Д /Ѵ   санын  табу  үш ін  радиоактивтілік  заңын  қолданамыз, 

сонда

475


Мүндағы  Я  =

In 


2/7" екенін  ескеріп,  жоғарьщағы  тендеуді  былай  жазамыз

А 

һ   2 



А 

AN  = - ү -  N 0At

 •

Бастапқы  ядро  (атом)  саны 



N 0

 -ді  анықтау  үшін,  препараттьщ  V   санын  Аво­

гадро  тұрақтысы 

N А


  -га  кѳбейтеміз,  сонда

N 0  = N Av = N A( m J ß ),

 

(D

мүндағы 



m 0

  -препараттьщ  бастапқы  массасы, 

JU- g C e

 -изотобының  молярлық

массасы  (шамамен  ол  массалық  санға  тең).

( 1 ) өрнекті  ескеріп,  мынадай  теңцік  аламыз

AN 

= ln 


2 - N Am0A t/Т /и .

 



(2)  тендеуге  сан  мәндерін  орнына  қойып,  есептесек

 



  0


6 9 3 . 6

0 2 . 1 0 23  . 1 ,0 . К Г 6  ]



1 2   1Q ll 

2 8 5 - 2 4 - 3 6 0 0 - 0 , 1 4 4  



,

2)  ьнді  мүнда 

A t

  мен 


і

 

шамаларыньщ  бір-біріне  реттері  жағынан  жақын 



екенін  ескереміз.  Сондыктан  дифференциалдық  тендеуДен  түратын  радиоактивтік

ыдырау  заңын  ( 

一  

d N   =  



ÀNdt

 

)  қолдана  алмаймыз.  Ендеше,  есепті  шешу  үшін



интегралдық 

(N

  — 



N 0e 

)

 



занды  қолдану  керек.  Ол  кез  келген  Д /  уақыт  ара- 

лығы  үшін  дұрыс  болады.  Демек,

Ш  = N 0 - N  = N 0( l - e ~ M)

  •


7 ^   = ln  2   екенін  жэне  ( 1 ) теңдеуді  еске  альт,  мынаны  табамыз

Мұндағы  ^ ln2  z=  2  болғандықтан,  соңғы  тендеу  мына түрге  келеді

Д/Ѵ  =  ^ ^ ( 1 - 2 - , /г 

M

(3)  тендеуге  сан  мәндерін  қойып,  есептегенде



(3)

476


AA^ = 2,5-1018

2-есеп.  Бор  ядросыньщ  5 



В

 

масса  арқауьт  (а.м.б.-мен)  жэне  байланыс  энергия- 



сын  (МэВ-пен)  есептеп  шығарыңыз.

Берілгені:

5 ^

т р


  =1,00728 

т п  =


1,00866 

М  а  =11,0093 

т е  =


 5,486  1 0 ^ 

а.м.6. 


\а.м .б . = \,6Ш51 Л ^ 21кг 

_



?

灰— - ?


Олай  болса,

Am  =  ( z  • т р +  (Л -  Z ) m J _  ( м я  -  

Z me

 )

немесе



А т  

= Z - m p + ( A - Z ) m n  - М а

  + Z mf  = Z(mp + m J + (A -Z )m „ 



~ М а .

Сутегі  атомы 

^ Н

  протонмен  электрон  массаларыньщ  қосындысы  болғандық-



тан 

ТПр


  +  

ТПе


  =  

Г П \у Н ^

  жэне  сутегі  ядросында  нейтрон  болмағандықтан  есепті 

ықшамдап  жазуға  болады,  демек,

Am  = 

Z m ( lH ) + ( A ~  Z)m n  ~ M



a .

Кестеден 

m {^H ^=

 1,00783


Й.Лі.б.  екенін  анықтаймыз.  Байланыс  энергия­

сы

=  △



2.

Бордьщ  У 



В

 

символдық  жазуынан  Z   =   5 ,  Л   = 1 1 ,яғни  бор  атомыньщ  яд­



росы  5  протондардан  жэне  6  нейтрондардан  түрады.

Am =  5 •1,00783 + 6 •1,00866 

 11,009310,08186 а.м.б.



Шешуі.

Атом  ядросының  массасы  ақауы 

мына  өрнекпен  есептеледі

Am =  


Zmp

  + ( A - Z ) m „   -  

М

я,

мүндағы 



N  

=

  ( A - Z )   нейтрондар 



саны.

М я = М а -  Zm e,

мүндағы 

М а


 -бейтарап  атомньщ  мас­

сасы, 


me

 

-электрон  массасы.



477

W6aü7 =

 0,08186.1,66057 .IO—

27- ( з -IO8)2  -  1,223 • 

Ю—

и Д ж  =16,3 МэВ,



3-есеп.  Протонньщ  бериллий  ядросымен  соқтығысуы  кезінде  мынадай  реакция 

жүреді


ІВе

 + 


р

L i



 + 

a  


СВе+ lH ^ L i+ 'H e

).

Реакцияньщ  энергиясын  анықтаңыз.



Шешуі.

Ядролық  реакцияньщ  энергиясын  анықтау  үшін  мына  өрнекті  пайдаланамыз

a w

  = 


c

2( 5 > ; -

мүндағы 

t

  -реакцияға қатысқан массалардың қосындысы,  ал 



^  JM к

  түзілген

бөлшектердің  массасы.  Біздің  жағдайымызда

AW  = с2

 

+  



тр

 ) -  


(mLi  + т а )\.

Сан  мәндерін  қойып  есептесек

AW   = 8,6МэВ.

4-есеп.1 )

92U

  уран ядросы  бөлгенде  (массасы  Ік г  уранның  әрбір  бөліну акты­



сы  кезінде 

W0  =


 200 

МэВ  энергия  бөлінеді);  2)  дейтондар  ядросымен  термоядро-

2 г 





^

лық  реакция  жүргенде 



Н  + {Н


~ > 7 

Не

 



(мунда  гелий  синтезделеді,  сонда  алынган

гелийдің  1кг  массасынан)  босап  шығатын  энергияны  анықтаңыз.

Ш ешуі.

1 . Массасы  1кг  урандағы  атом  ядроларыньщ  санын  анықтаймыз.  Сонда 



N

  — ~ ~  

N А { N А

  -Авогадро  саны),

демек,

m



и

, …


,ハ

26

△ W   - ~ ~  



= 5, 13 -1 0"   мэв = 8,2-1013Д

ж

-



U

реакцияны  пайдаланып,  мынаны  аламыз

2.  Термоядролық

△ W 2 


= с 2 { 2 т а

і і і  ир 

Jf.

т н е ) ~



 

— ^


а

  =   3 4 , 2 - 1 0 "   м э в  =  5 4 , 7 2 - 1 0 13Дж.

Не

478



Өз  бетімен  шығаруға  арналған  есептер

1 . Күннің  радиусы  6,95  Мм,  орташа  тығыздығы  1410  к г/м 3.

Егер  осындай  массадағы  күннің   тығыздығы  ядроның  тығыздығына  тең  болса, 

онда  Күннің   радиусы  қандай  болар  еді?

2.  Жарты  ыдырау  периоды 

Т

 



болатын  препарат  1000  радиоактивтік  атомдардан 

түрады.  7" /  2 •  уақыт  аралығынан  кейін  осы  препараттьщ  қанша  атомдары  қалады?

Ж.  707  атомдар.

3. 


9

2’



 уран  элементінің  бір 

ОС

  және 



ß  

-түрленулерінен  кейін  қандай  эле­

мент  пайда  болады?

ж. 


2ミ

 R a .

4.  Уран  —235-ті  отын  ретінде  пайдаланатын  атом  мұзжарғыш  кемесінің  қуаты 

3  2 .1 0 7  Вт,  п.ә.к-і  17%.  Уран-235-тің  бір  ядросы  бөлінгенде  шығатын  энергия  200 

МэВ  деп  есептеп,  атом  мүзжарғышының  жүмсайтын  уран-235-нің  массасының  ша­

масын  анықтаңыз.

Ж.  0,2  кг.

Ғылыми  баяндаманың  тақырыптары

1-тақырып.  Радиоактивтіліктің  ашылу  тарихы

Мүнда,  француз  ғалымдары  А.Беккерелдің,  Пьер  жэне  Мария  Кюрилердің 

жұмыстарымен қатар,  сол  кезевде  осы радиоактивтілікті зерттеуге  ат салысқан  ғалым- 

дардың  еңбектеріне  де  тоқталу  керек.

2-тақырып.  Нейтронның  ашылу  тарихы.  Ядроның  протонлық  және  нейтрондық 

үлгісі

Тақырыпта негізгі өзекті мәселе ядроның терең түпкіріне үңіліп, 



оньщ

 қүрамында 

нейтрон  бөлшегінің  бар  екенін  тапқан  ғалым Дж.  Чедвиг және  сол  ядроның  қүрамы- 

на  нейтронньщ  кіретіні  туралы  батыл  болжам  айтқан  кеңес  физигі  Д.Д.  Иваненко- 

ның  жүмыстары  туралы  болады.

3-тақырып.  Тізбекті  ядролық  реакцияның  жүзеге  асуының  тарихы

Мүнда  уран  ядросын  нейтрондармен  сәулелендіргенде,  оның  бөлінетіні  жэне 

соның  нәтижесінде  2-3  нейтрондардың  үшып  шығатыны  анықталғанға  дейін,  көпте- 

ген  физик-ғалымдар  осы  багытта  жүмыс  жасағаны  туралы  қарастырылады.  Уранның 

бөлінуі  жөнінді  дұрыс  түсініктеме  берген  неміс  ғалымдары  О.  Фришер  жэне  Лиза 

Мейтнердің  еңбектеріне  тоқталып,  осы  ашылған  жаңалықтың  нәтижесінде,  атом 

энергиясын  практикада  қолдануға  мүмкіндік  туғаны  жөнінде  баяндалуы  тиіс.

Ә д е б и е т т е р :

1

. Кудрявцев  П.С.



  Курс  истории  физики.  М.:„Просвещение” ,  1982

2. 


Марио  Льоцци.

  История  физики.  М.:  “ Мир” ,1970

з. 

Савельев  Н.В.



  Курс  общей  физики.  Т.З.М:  “ Наука” ,1982

479

М А З М Ү Н Ы

Жарықтың дисперсиясы........................................................................................ 116

Фазалық және  топтық  жылдамдықтар.............................................................. 120

Жарықтың  дисперсиясы  мен  жүтылуының  электрондык  теориясы........... 122

Жарықтың  жүтылуы.  Жүту  коэффициенті...................................................... 125

Доплер  қүбылысы........................................ ...................................................... к.127

Вавилов-  Черенков  сәуле  шығаруы

..:


.............................................. ............^L!129

Қосымша............................................................................................................ ::.131

§7.  Толқынның дифракциясы.....................................................................

§8.  Жарық  толқындарының  дифракциясы...........................

•く

.................



§9.  Г юйгенс-Френель  принципі............................................. ••••................

§10.  Гюйгенс-Френель  принципінің  қолданылуы.  Френельдің

зоналық  тәсілдері............. ..................................................................

§11.  Дөңгелек  тесіктен,  дөңгелек  экраннан,  жартылай  шексіз  экран

шетінде  болатын 

Френель  дифракциялары.................................

§12.  Саңылаудан болатын Фраунгофер дифракциясы.............................

§13.  Дифракциялық  тор..............................................................................

§14.  Дифракциялық  тордың  жэне  оптикалық  қүралдардың

ажыратқыштық қабілеті.....................................................................

§15.  Рентген  сәулелерінің  дифракциясы.................................................

§16.  Дифракцияның  қолданылуы.............................................................

§17.  Голография  туралы  түсінік................................................................

Когерентілік  және  жарық  толқынының  монохроматтығы............

Когеренттік  толқындарды  алу  жолдары.............................................

Ж ұқа пленкалар мен пластинкалардағы интерференция..................

Интерференцияның  техникада  қолданылуы.  Интерферометрлер. 

Интерференциялық  сүзгілер.

IV  ТАРАУ.  Электромагаиттік  толқындардың  затпен  әсерлесуі

III  ТАРАУ.  Жарықтың  дифракциясы

I  БӨЛІМ

Т О Л Қ Ы Н Д Ы Қ   О П Т И К А

I  ТАРАУ.  Толқындық  процестер

§ 1 .Жарықтың  электромагниттік  теориясы.................................... ............................. 5

§2.  Электромагниттік  толқынның  энергиясы  жоне  импульсі..................................13

Қосымша.................................................................................................................... 19

II  ТАРАУ.  Жарықтың  интерференциясы

Алғы сө з.............................................................................................................................................................. 3

§18.


§19.

§

2 0



.

§2 1 .



Каталог: fulltext -> buuk
buuk -> Л I м а. Ақтанова алалар әдебиеті (Қазақ балалар драматургиясы мәселелері) Оқу қуралы ifb u a h t p j f б а с п а с ы астана-2011
buuk -> Г. К. Сатыбалдиева биология гылымдарының кандидаты
buuk -> Монография «Тұран-Астана»
buuk -> Микркезз алматы
buuk -> Б. Р. К,ожахметова МӘШҺҮр жүсіп
buuk -> Іллаев, Ғ. У. Уәлиев, Н. Д. Абдуллина ж л т л т л fee
buuk -> Физиологиясы
buuk -> Д. филология ғьш ы мдары ны ң кандидаты
buuk -> Әдістемесі тұрдалиева Г. Ж. Тұрдалиева бастауыш
buuk -> Мемлекеттік тілде оқымайтын


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   21   22   23   24   25   26   27   28   29


©emirsaba.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет